Inovasi Komprehensif Komposit Berbasis Polimer dan Serat Daur Ulang untuk Infrastruktur Berketahanan Tinggi dan Berkelanjutan : ”Sebuah Tinjauan”

Abstract

Permintaan yang terus meningkat akan material konstruksi yang ramah lingkungan, berdaya tahan tinggi, dan berkinerja mekanis unggul telah mendorong pergeseran paradigma dalam teknik mesin. Penelitian ini menyajikan sintesis komprehensif dari inovasi material komposit berbasis polimer dan serat, yang mengintegrasikan aspek keberlanjutan, kinerja struktural, dan pemodelan prediktif. Penelitian ini mengadopsi pendekatan Ekonomi Sirkular yang kuat, memvalidasi penggunaan limbah industri dan konsumen sebagai pengisi fungsional. Pemanfaatan limbah, seperti busa polistirena daur ulang, serbuk perlit, serbuk karet ban bekas (tyre crumbs), dan agregat beton daur ulang (Recycled Aggregate - RA), telah terbukti efektif dalam memproduksi Komposit Polimer-Semen (PCC) dan Beton Polimer (PC) yang ringan namun berkinerja tinggi. Secara khusus, komposit yang mengandung Polistirena/Serbuk Karet menunjukkan peningkatan signifikan dalam kekuatan tekan (hingga 22.2%), sementara PC dengan RA menunjukkan kuat tekan yang luar biasa (hingga 96 MPa) karena optimasi mikrostruktur dan pembentukan lapisan resin pelindung. Selain itu, pemanfaatan serat alami yang berkelanjutan, seperti serat daun kurma dan serat rami (Hemp Fiber), telah divalidasi sebagai alternatif penguatan yang efektif dan ramah lingkungan. Optimalisasi komposisi material, termasuk rasio volume resin dan perlakuan permukaan pada pengisi (misalnya serbuk gergaji), lebih lanjut memastikan peningkatan stabilitas dan sifat mekanis material.Dari sisi aplikasi struktural, material komposit menunjukkan peran penting dalam perkuatan dan pengembangan elemen baru. Penggunaan Carbon Fiber-Reinforced Polymer (CFRP), termasuk aplikasi prategang, terbukti sangat efektif untuk perbaikan balok beton bertulang yang mengalami korosi dan penguatan balok komposit baja-beton. Selain itu, elemen struktural inovatif seperti Tiang Komposit Tabung FRP berisi Beton (CFFT) telah diuji kinerjanya di bawah beban lateral siklik, dan Komposit Kayu-Beton (TCC) dengan matriks epoksi memberikan ikatan geser yang unggul dibandingkan matriks lain. Terakhir, pemanfaatan model prediktif canggih, seperti algoritma Extreme Gradient Boosting (XGBoost), telah memungkinkan perkiraan sifat mekanis dengan akurasi tinggi (R² hingga 0.981), memfasilitasi desain material yang didorong oleh data. Secara kolektif, temuan ini mengukuhkan komposit berbasis polimer dan serat sebagai solusi material masa depan, secara simultan mendukung keberlanjutan melalui daur ulang limbah skala besar dan memastikan ketahanan mekanis luar biasa dari infrastruktur sipil.

Kata Kunci: Komposit Berbasis Polimer, Konstruksi Berkelanjutan, Daur Ulang Limbah, Kuat Tekan, Perkuatan CFRP, Agregat Daur Ulang, Beton Serat (FRP)